הקשר בין אלקליות ו-pH במערכות מים דה-מינרליות שונה לחלוטין מזה שבמאגרי מים רגילים. מערכות מים דה-מינרליזציה (חילופי יונים, אוסמוזה הפוכה + מיטה מעורבת/EDI) שואפות להסיר כמעט את כל היונים מהמים, ובסיסיות, שכן אניון (ביקרבונט, קרבונט וכו'), ממוקדת באופן טבעי גם להסרה.
1. האלקליניות מופרדת פיזית, אך נותרים גזים חומציים.
במחליף הקטיונים (מיטת הקטיונים), בסיסיות הביקרבונט המקורית במים מגיבה עם H⁺ על השרף, והופכת לפחמן דו חמצני (CO₂). בשלב זה:
האלקליניות יורדת לכמעט אפס (ביקרבונט נשמר על ידי השרף, H⁺ מוחלף החוצה), וה-pH יורד לסביבות 4.3-5.5.
הקולחים בשלב זה הם מים חומציים המכילים CO₂, אך החומציות שלהם מגיעה מגזים מומסים, לא אניונים חומציים חזקים. מגדל שחרור הפחמן (מפריד פחמן) מיועד בדיוק להסרת ה-CO₂. 1. הזה. הסרת ה-CO₂ גורמת ל-pH לעלות במהירות מעל 6, אבל הבסיסיות נשארת אפס. זה מצביע על כך שבמערכת מים מופחתים, ללא בסיסיות, ערך ה-pH נשלט לחלוטין על ידי CO₂.
2. ה-pH של מים טהורים אידיאליים מושפע מהאטמוספירה.
לאחר מעבר דרך מיטה מעורבת או מערכת EDI, מוליכות המים נמוכה ביותר (< 0.1µS/cm), theoretically resulting in a pH of 7.00. However, if you measure the pH in an open beaker, you will often find it fluctuating between 5.6 and 6.8, inexplicably becoming acidic.
זה לא בגלל איכות מים לא תקינה, אלא דווקא בגלל שהבסיסיות היא אפס. ללא חיץ הבסיסיות, מים טהורים יספגו באופן מיידי כמויות עקבות של CO₂ מהאוויר, וייצרו חומצה פחמנית, מה שגורם לירידה חדה ב-pH. בהנדסה מעשית משתמשים באיטום חנקן ובאמצעים נוספים.
תנודת ה-pH זו דורשת רק כמות קורט של CO₂ (כמה מיליגרם לליטר), כמעט ללא השפעה על עומס היונים של המערכת כולה, אך מד ה-pH עדיין מראה חומציות. בתרחיש זה, ל-pH ובסיסיות אין שום קשר קלאסי של איזון חומצה פחמנית; ה-pH משקף רק את כמות CO₂ שהמים ספגו זה עתה מהאוויר.
3. מדידת בסיסיות היא חסרת משמעות, ומדידה של pH קשה.
בטיפול במים קונבנציונלי, שני הפרמטרים הללו מאמתים הדדית. במים מופחתים:
האלקליניות משתנה ממדד בקרה ל"אינדיקטור טומאה". ברגע שמזהה כמות משמעותית של בסיסיות ביקרבונט, זה מצביע על כשל במיטה בחילופי אניונים, דליפת מיטה מעורבת או ירידה בביצועי EDI, מה שמסמן על בעיה במערכת. במים מופחתים הפועלים בדרך כלל, הבסיסיות הכוללת צריכה להיות קרובה ל-0.
מדידת pH מהווה אתגר טכני משמעותי. מדי pH רגילים מציגים תגובת אלקטרודה איטית במיוחד ופוטנציאל צומת נוזל לא יציב במים טהורים-במוליכות נמוכה, מה שגורם לקריאות להיסחף בצורה דרסטית.
ערך ה-pH הנקרא במצב זה עשוי לא לייצג את פעילות יוני המימן האמיתית ולא להיות שמיש להנחיית מינון כימי בגלל היעדר בסיסיות לשמירה על שיווי משקל. מבחינה תעשייתית, בקרת ה-pH במים מופחתים לרוב אינה מסתמכת על קריאות אבסולוטיות ממדדי pH לא מקוונים או מקוונים, אלא מושגת על ידי הוספת אמוניה ביחס למוליכות ולקצב הזרימה הספציפיים.
4. כדי למנוע קורוזיה, יש לבסס באופן מלאכותי קשר בסיסיות חלש.
יש להתאים את ה-pH של מי הזנת הדוד או מים בטוהר- גבוה המשמשים לניקוי שבבים ל-8.8-9.3 כדי למנוע קורוזיה של פלדה. מכיוון שלמים טהורים אין בסיסיות, הוספת טיפת אלקלי גורמת ל-pH לעלות ל-10; הכנסת כמות קטנה של CO₂ גורמת ל-pH לרדת בחזרה ל-6.
לכן, יש לבסס באופן מלאכותי בסיסיות חלשה מאוד באמצעות חומרי אלקליזציה נדיפים (כגון אמוניה או מורפולין):
כאשר מוסיפים אמוניה, היא מתאחדת עם מים ליצירת אמוניום הידרוקסיד, מספקת כמות קטנה של בסיסיות הידרוקסיד ומייצבת את ה-pH בבסיסיות חלשה.
בסיסיות זו אינה אלקליניות קרבונטית, אלא בסיסיות חלשה שתורמים על ידי הידרוקסידים. תפקידו לספק מרכז חיץ קטן, ולמנוע את ה-pH מלהיות תנודות פראיות עם CO₂.
בשלב זה, pH ובסיסיות מקושרים מחדש-. בהינתן ערך pH יעד (למשל, 9.0), יש לחשב את ריכוז האמוניה התואם שיש לשמור, ובסיסיות חלשה זו נעולה בעקיפין באמצעות מוליכות (מוליכות ספציפית). בקיצור, זה כרוך בשימוש בכמויות עקבות שנמדדו במדויק של בסיסיות כדי לשלוט במדויק על ה-pH ברמות חיץ נמוכות במיוחד.
